特許 7166329 走査アライメント装置およびその走査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-27

(45)【発行日】2022-11-07

(54)【発明の名称】走査アライメント装置およびその走査方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20221028BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20221028BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20221028BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 F

H01L21/30 507J

H01L21/30 525P

H01L23/12 501P

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020502131

(86)(22)【出願日】2018-07-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-08-31

(86)【国際出願番号】 CN2018095896

(87)【国際公開番号】W WO2019015558

(87)【国際公開日】2019-01-24

【審査請求日】2020-03-02

(31)【優先権主張番号】201710582793.6

(32)【優先日】2017-07-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】309012351

【氏名又は名称】シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント（グループ）カンパニー リミティド

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】ユー ダーウェイ

(72)【発明者】

【氏名】ワン シーファ

(72)【発明者】

【氏名】ファン ドンリャン

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６５６９３９０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１３３３５５４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４１０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２４５５６００（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２４８２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７７３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１６８１８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０００１８４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を走査するための走査アライメント装置であって、
半透過型レンズユニットと、撮像素子ユニットと、アライメントレンズユニットと、照明レンズユニットとを備え、
前記アライメントレンズユニットは、複数のサブアライメントレンズユニットを備え、前記撮像素子ユニットは、複数の撮像素子を備え、
前記複数の撮像素子のそれぞれは、複数の部分走査視野（ＦＯＶ）の１つに対応しており、
前記複数のサブアライメントレンズユニットのそれぞれは、前記複数の撮像素子のそれぞれ１つに対応しており、
前記撮像素子ユニットにおける前記複数の撮像素子のそれぞれの画像倍率（magnification for image）が、前記基板の中心からその縁部（edge）に向かって半径方向に徐々（progressively）に減少することにより、前記基板上に、前記基板の中心からその縁部に向かって半径方向に徐々に大きくなる前記部分走査視野（ＦＯＶ）が形成されることを特徴とする走査アライメント装置。

【請求項2】

前記アライメントレンズユニットにおける前記複数のサブアライメントレンズユニットが、第１の方向に沿って配置され、
前記撮像素子ユニットにおける前記複数の撮像素子が、前記第１の方向に沿って配置され、
前記半透過型レンズユニット、前記撮像素子ユニットおよび前記アライメントレンズユニットが、第２の方向に沿って配置され、
前記半透過型レンズユニットおよび前記照明レンズユニットが、第３の方向に沿って配置され、
前記第２の方向が、前記第１の方向に対して垂直であり、前記第３の方向に対して角度をなして傾斜している、請求項１に記載の走査アライメント装置。

【請求項3】

前記アライメントレンズユニットが、第１のサブアライメントレンズユニットおよび第２のサブアライメントレンズユニットを備え、
前記第１のサブアライメントレンズユニットが、前記撮像素子ユニットと前記半透過型レンズユニットとの間に配置され、
前記第２のサブアライメントレンズユニットが、前記第１のサブアライメントレンズユニットと前記半透過型レンズユニットとの間、または前記半透過型レンズユニットと前記基板との間に配置される、請求項１に記載の走査アライメント装置。

【請求項4】

前記半透過型レンズユニットに、該半透過型レンズユニットが配置される方向に対して４５°の角度で傾いた方向に沿って光が入射する、請求項１に記載の走査アライメント装置。

【請求項5】

前記アライメントレンズユニットが、通過するビームを複数のサブビームに分割するように構成され、
前記撮像素子ユニットが、前記複数のサブビームから前記基板の画像を取得するように構成される、請求項１に記載の走査アライメント装置。

【請求項6】

前記複数の撮像素子が、前記複数のサブビームのうちの対応する１つの画像を形成するようにそれぞれ構成された電荷結合デバイスである、請求項５に記載の走査アライメント装置。

【請求項7】

前記半透過型レンズユニットが、第１の方向に沿って配置された１つの半透過型レンズまたは複数のサブ半透過型レンズを含む、請求項１に記載の走査アライメント装置。

【請求項8】

前記照明レンズユニットが、第１の方向に沿って配置された１つの照明レンズまたは複数のサブ照明レンズを含む、請求項１に記載の走査アライメント装置。

【請求項9】

前記照明レンズまたは前記サブ照明レンズのそれぞれが、円柱レンズまたはフレネルレンズである、請求項８に記載の走査アライメント装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の走査アライメント装置を用いた走査方法であって、
アライメントレンズユニットは、それを通過するビームを複数のサブビームに分割するように構成され、各サブビームは、第１の走査方向と、該第１の走査方向に直交する第２の走査方向とで規定される走査ＦＯＶを共に構成する複数の部分走査視野（ＦＯＶ）の１つに対応しており、
以下の工程を含む、走査方法：
工程１） 走査アライメント装置の第１の方向を基板の前記第２の走査方向に位置合わせし、初期位置に前記走査アライメント装置を位置決めする工程；
工程２） 前記走査アライメント装置を、前記第１の走査方向に第１の距離だけ移動させて、前記基板上を走査する工程；
工程３） 前記走査アライメント装置を、前記第２の走査方向に第２の距離だけ移動させる工程；
工程４） 前記走査アライメント装置を、前記第１の走査方向と反対の方向に前記第１の距離だけ移動させて、基板上で別の走査を行う工程；
工程５） 前記走査アライメント装置を、前記第２の走査方向に前記第２の距離だけ移動させる工程；並びに
工程６） 走査の総走査幅が、前記第２の走査方向における前記基板の最大サイズ以上になるまで、工程２）～５）を繰り返す工程、
ここで、前記第１の距離は、前記第１の走査方向における前記基板の最大サイズ以上であり、前記第２の距離は、前記第１の方向に平行な方向に測定された前記走査ＦＯＶの幅に等しい。

【請求項11】

前記部分走査視野（ＦＯＶ）間にギャップがあり、各ギャップの幅が、該部分走査視野（ＦＯＶ）のそれぞれの幅よりも小さく、
さらに、以下の工程を含む、請求項１０に記載の走査方法：
工程７） 工程１）において、前記走査アライメント装置を初期位置に戻し、前記第２の走査方向に第３の距離だけ移動させた後、工程２）～６）を繰り返す工程、
ここで、前記第３の距離は、前記部分走査視野（ＦＯＶ）間のギャップよりも大きく、前記部分走査視野（ＦＯＶ）の幅よりも小さい。

【請求項12】

請求項１～９のいずれか一項に記載の走査アライメント装置を用いた走査方法であって、
アライメントレンズユニットは、それを通過する光ビームを複数のサブビームに分割するように構成され、各サブビームは、走査ＦＯＶを共に構成する複数の部分走査視野（ＦＯＶ）の１つに対応しており、
以下の工程を含む、走査方法：
工程１） 走査アライメント装置の第１の方向を基板の半径方向に位置合わせし、初期位置に前記走査アライメント装置を位置決めする工程；並びに
工程２） 前記基板または前記走査アライメント装置を、前記基板の垂直軸を中心に少なくとも１回転させて走査する工程。

【請求項13】

前記部分走査視野（ＦＯＶ）間にギャップがあり、各ギャップの幅が、前記部分走査視野（ＦＯＶ）の幅よりも小さく、
さらに、以下の工程を含む、請求項１２に記載の走査方法：
工程３） 工程１）において、前記走査アライメント装置を初期位置に戻し、次に、前記基板の半径方向に第４の距離だけ移動させる工程；並びに
工程４） 前記基板または前記走査アライメント装置を、前記基板の垂直軸を中心に少なくとも１回転させて走査する工程、
ここで、前記第４の距離は、前記部分走査視野（ＦＯＶ）間のギャップよりも大きく、前記部分走査視野（ＦＯＶ）の幅よりも小さい。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体製造の分野に関し、特に、走査アライメント装置及びその走査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ファンアウトは、集積回路チップの製造において重要なプロセスである。図１に示すように、従来のファンアウトプロセスは、以下の工程を含む：
工程１） 複数のダイ１０１を、それらの前面が上向きになるように、基板１０２上に均一に配置する工程；
工程２） ダイ１０１を樹脂１０３で封止し（encapsulating）、樹脂を硬化させる工程；
工程３） ダイ１０１の裏面が露出するように基板１０２を除去し、ダイ１０１の裏面が上を向くように、ダイを封止する樹脂シートをひっくり返す工程；
工程４） フォトリソグラフィ、電気めっき、及びエッチングプロセスを実行することによって再分配（redistribution）層１０４を形成する（すなわち、再分配層を、ダイを封止する樹脂シートの表面上に金属層及び誘電体層を堆積し、ダイ上に金属配線パターンを形成することによって形成する）工程；
工程５） パッシベーション層１０５（すなわち、再分配層の腐食を防ぐために再分配層上に形成された保護誘電体膜）を形成する工程；
工程６） パッシベーション層１０５において、再分配層１０４と接触するはんだボール１０６を形成する工程、ただし、バンピング技術を使用して代わりに金属バンプを形成してもよい；並びに
工程７） テストの実行後、工程６から得られた構造体を、複数の個々のデバイス１０７にダイシングする工程、ここで、各デバイス１０７は、少なくとも１つのダイ１０１を含む。

【0003】

しかしながら、ダイ１０１を基板１０２上に均一に配置する工程は、ダイ１０１の目標位置からの大きなずれ（deviation）の問題を伴うことが多い。図２に示すように、ダイ１０１はライン２０１上に配置することが意図されているが、ダイ１０１は実際には別のライン２０２上に配置してもよい。しかしながら、ライン２０１は別のライン２０２から最大１０μｍずれており、関連するプロセスの許容誤差（例えば、オーバーレイ許容誤差）である４μｍを超えている。このため、次のプロセス（例えば、露出工程）の前に、ダイ１０１の位置を修正する必要がある。

【0004】

ダイ１０１の位置を修正するプロセスの間、まず、ダイ１０１の位置情報を取得するために、ダイ１０１を走査（scan）する。このような走査アライメントを行う従来の装置では、関連する走査視野（ＦＯＶ）内のダイ１０１を走査可能な撮像素子（element）を１つだけ使用し、そこからダイ１０１の位置情報を抽出して記録するようにしている。したがって、このアプローチは非効率的であり、生産性及び製品スループットの低さにつながる傾向がある。

【発明の概要】

【0005】

本発明の目的は、従来のアライメント装置を用いた場合に生じる、上述した走査効率、生産性及び製品スループットの低さの問題を解決するために、新規な走査アライメント装置及びその走査方法を提供することにある。

【0006】

この目的のために、提供される走査アライメント装置は、基板を走査するために使用され、半透過型レンズユニット、撮像素子ユニット、アライメントレンズユニット及び照明レンズユニットを含む。アライメントレンズユニットは複数のサブアライメントレンズユニットを含み、撮像素子ユニットは複数の撮像素子を含む。各サブアライメントレンズユニットは、撮像素子のそれぞれ１つに対応している。

【0007】

任意に、アライメントレンズユニットにおけるサブアライメントレンズユニットは、第１の方向に沿って配置されることができ、ここで、撮像素子ユニットにおける撮像素子は、前記第１の方向に沿って配置され、半透過型レンズユニット、撮像素子ユニット及びアライメントレンズユニットは、第２の方向に沿って配置され、半透過型レンズユニットは、照明レンズユニットに対して第３の方向に沿って並んで配置され、前記第２の方向は、前記第１の方向に対して垂直であり、かつ前記第３の方向に対して角度をなして傾斜している。

【0008】

任意に、アライメントレンズユニットは、第１のサブアライメントレンズユニット及び第２のサブアライメントレンズユニットを含むことができ、ここで、第１のサブアライメントレンズユニットは、撮像素子ユニットと半透過型レンズユニットとの間に配置され、第２のサブアライメントレンズユニットは、第１のサブアライメントレンズユニットと半透過型レンズユニットとの間、または半透過型レンズユニットと基板との間に配置される。

【0009】

任意に、光は、半透過型レンズユニットが配置される方向に対して４５°の角度で傾斜する方向に沿って該半透過型レンズユニットに入射することができる。

【0010】

任意に、アライメントレンズユニットは、それを通過する光ビームを複数のサブビームに分割するように構成されることができ、ここで、撮像素子ユニットは、複数のサブビームから基板の画像を取得するように構成される。

【0011】

任意に、撮像素子は、それぞれが、サブビームのそれぞれ１つに作用する電荷結合デバイスであってもよい。

【0012】

任意に、撮像素子は、徐々に減少する倍率プロファイルを示す、明確に異なる倍率を有することができる。

【0013】

任意に、半透過型レンズユニットは、第１の方向に沿って配置された、１つの半透過型部材または複数の半透過型素子を含むことができる。

【0014】

任意に、照明レンズユニットは、第１の方向に沿って配置された、１つの照明レンズまたは複数の照明レンズ素子を含むことができる。

【0015】

任意に、照明レンズまたは照明レンズ素子は、円柱レンズまたはフレネルレンズであってもよい。

【0016】

本発明は、また、上述の走査アライメント装置を用いた走査方法を提供し、ここで、アライメントレンズユニットは、そこを通過する光ビームを複数のサブビームに分割するように構成され、それぞれの部分走査視野（ＦＯＶ）を形成し、それらが一体となって（together）、第１の走査方向と、該第１の走査方向と直交する第２の走査方向とで規定される走査ＦＯＶを提供する。走査方法は、以下の工程を含む：
工程１： 走査アライメント装置を初期位置に移動し、その第１の方向を基板の第２の走査方向に位置合わせする工程；
工程２： 走査アライメント装置を第１の走査方向に第１の距離だけ移動させながら、基板上で走査を行う工程；
工程３： 走査アライメント装置を第２の走査方向に第２の距離だけ移動させる工程；
工程４： 走査アライメント装置を第１の走査方向とは反対の方向に第１の距離だけ移動させながら、基板上で別の走査を行う工程；
工程５： 走査アライメント装置を第２の走査方向に第２の距離だけ移動させる工程；並びに
工程６： 繰り返し実行される走査の総走査幅が、第２の走査方向における基板の最大サイズ以上になるまで、工程２～工程５を繰り返す工程、
ここで、第１の距離は、第１の走査方向における基板の最大サイズ以上であり、第２の距離は、第１の方向に平行な方向で測定された走査ＦＯＶの幅に等しい。

【0017】

任意に、部分走査ＦＯＶ間にギャップが存在してもよく、それは部分走査ＦＯＶの幅よりも小さい幅を有し、さらに、走査方法は以下の工程を含む：
工程７： 工程１で走査アライメント装置を初期位置に戻し、次に、第２の走査方向に第３の距離だけ移動して、工程２～工程６を繰り返す工程、
ここで、第３の距離は、部分走査ＦＯＶ間のギャップの幅よりも大きく、部分走査ＦＯＶの幅よりも小さい。

【0018】

本発明は、また、上述の走査アライメント装置を用いた別の走査方法を提供し、ここで、アライメントレンズユニットは、そこを通過する光ビームを複数のサブビームに分割するように構成され、それぞれの部分走査ＦＯＶを形成して、それらが一体となって走査ＦＯＶを提供する。当該走査方法は、以下の工程を含む：
工程１： 走査アライメント装置を初期位置に移動し、その第１の方向を基板の半径方向に位置合わせする工程；並びに
工程２： 基板を走査する走査アライメント装置と同時に、基板または走査アライメント装置を、基板の垂直軸を中心として少なくとも１回転させる工程。

【0019】

任意に、部分走査ＦＯＶ間にギャップが存在してもよく、それは、部分走査ＦＯＶの幅よりも小さい幅を有し、さらに、走査方法は以下の工程を含む：
工程３： 工程１で走査アライメント装置を初期位置に戻し、次に、基板の半径方向に第４の距離だけ移動させる工程；並びに
工程４： 基板を走査する走査アライメント装置と同時に、基板または走査アライメント装置を、基板の垂直軸を中心として少なくとも１回転させる工程、
ここで、第４の距離は、部分走査ＦＯＶ間のギャップの幅よりも大きく、部分走査ＦＯＶの幅よりも小さい。

【0020】

要約すると、従来のアプローチと比較して、本発明で提供される走査アライメント装置及び走査方法は、同じ数の走査ＦＯＶを提供できる、より多くの撮像素子を使用する。その結果、拡大総走査ＦＯＶ（expanded aggregate scanning FOV）が得られ、走査効率の向上、生産性の向上及び製品スループットの向上をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

図１は、従来のファンアウトプロセスをグラフで示すフローチャートである。
図２は、従来のプロセスにおける基板上のダイの配置を概略的に示す図である。
図３は、本発明の一実施形態による走査アライメント装置が、どのように入射光を受光し、基板上に向けるかを概略的に示す図である。
図４は、本発明の別の実施形態による走査アライメント装置が、どのように入射光を受光し、基板上に向けるかを概略的に示す図である。
図５及び図６は、本発明の一実施形態による走査方法において、走査アライメント装置が基板を走査する走査経路の概略図である。
図７は、本発明の別の実施形態による、別の走査方法において、基板上に走査アライメント装置によって形成される走査視野（ＦＯＶ）を概略的に示す図である。
図８は、本発明の一実施形態による複数の撮像素子の倍率と、基板の中心からのそれらの距離との間の関係を示す図である。

【0022】

これらの図では、
１００、２００－走査アライメント装置；
１０１－ダイ；１０２、３０７－基板；１０３－樹脂；１０４－再分配層；１０５－パッシベーション層；
１０６－はんだボール；１０７－個々のデバイス；２０１－ライン；２０２－別のライン；３０１－半透過型レンズユニット；
３０１１、３０１２、３０１３－サブ半透過型レンズ；３０２－撮像素子ユニット；
３０２１、３０２２、３０２３－撮像素子；３０３－第１のサブアライメントレンズユニット；
３０３１、３０３２、３０３３、３０４１、３０４２、３０４３－サブアライメントレンズ；３０４－第２のサブアライメントレンズユニット；
３０５－照明レンズ；３０５１、３０５２、３０５３－サブ照明レンズ；３０６－入射光ビーム；３０７－基板；
４０１－走査視野（ＦＯＶ）。

【0023】

詳細な説明
本発明の特定の実施形態を、添付の概略図を参照して以下により詳細に説明する。本発明の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲からより明らかになるであろう。添付の図面は、必ずしも正確な縮尺で示されていない非常に簡略化された形態で提供されており、実施形態を説明する際の便宜及び明確さを容易にすることのみを目的としていることに留意されたい。

【0024】

図３及び図４を参照すると、走査アライメント装置は、半透過型レンズユニット、撮像素子ユニット３０２、アライメントレンズユニット及び照明レンズユニットを含む。アライメントレンズユニットは、例えば、第１のサブアライメントレンズユニット３０３及び第２のサブアライメントレンズユニット３０４を含む、複数のサブアライメントレンズユニットを含む。撮像素子ユニット３０２は、それぞれが、複数のサブアライメントレンズユニットのそれぞれ１つに対応する、複数の撮像素子を含む。半透過型レンズユニットは、１つの半透過型レンズまたは複数のサブ半透過型レンズを含み、照明レンズユニットは、１つの照明レンズまたは複数のサブ照明レンズを含む。

【0025】

図３に示す例では、半透過型レンズユニットは、１つの半透過型レンズを含み、照明レンズユニットは、１つの照明レンズを含む。図４の例では、半透過型レンズユニットは、複数のサブ半透過型レンズ３０１１、３０１２、３０１３を含み、照明レンズユニットは、複数のサブ照明レンズ３０５１、３０５２、３０５３を含む。

【0026】

実際の使用において、入射光ビーム３０６は、照明レンズユニットによって半透過型レンズユニットに入射する単一の連続光ビームに変換され、その後、入射連続光ビームを基板３０７上に反射する。基板３０７から反射された光は、半透過型レンズユニットを通って伝播して、アライメントレンズユニットに到達し、そこで、複数のサブビームに分割される。次いで、これらのサブビームは、撮像素子ユニット３０２に入射し、したがって、基板の画像を形成する。各サブビームは、撮像素子のそれぞれ１つに入射する。

【0027】

図３は、本発明の一実施形態による走査アライメント装置１００が入射光を受光し、該入射光を基板上に向ける方法を概略的に示している。図３に示すように、走査アライメント装置１００における半透過型レンズユニット３０１は、１つの半透過型レンズとして実装され、照明レンズユニット３０５は、１つの照明レンズとして実装されている。加えて、アライメントレンズユニットは、第１のサブアライメントレンズユニット３０３及び第２のサブアライメントレンズユニット３０４を含み、第１のサブアライメントレンズユニット３０３及び第２のサブアライメントレンズユニット３０４のそれぞれは、第１の方向に沿って配置された複数のサブアライメントレンズを含む。撮像素子ユニット３０２は、第１の方向に沿ってまた配置された複数の撮像素子３０２１、３０２２、３０２３を含む。

【0028】

一実施形態では、撮像素子ユニット３０２、第１のサブアライメントレンズユニット３０３、第２のサブアライメントレンズユニット３０４及び半透過型レンズユニット３０１は、第２の方向に沿ってこの順序で順次配置される。また、半透過型レンズユニット３０１は、照明レンズ３０５に対して第３の方向に沿って並設されている。第２の方向は、第１の方向に対して垂直であり、第３の方向に対して０°～１８０°の範囲の角度、好ましくは９０°傾斜している。この角度は、入射光が、半透過型レンズユニット３０１を通過した後に、基板に垂直に入射し、半透過型レンズユニット３０１を透過（transmit through）できるように、半透過型レンズユニット３０１に同じ方法で戻ることを保証できる。さらに、入射光は、透過（transmission）前後で異なる方向に伝播するため、部品の設計と組み立てを効率的に行うことができる。図３に示すように、入射光が透過前に伝播する方向は、第３の方向である。半透過型レンズに到達する前に、入射光はシェーピングを経験することがあり、その経路は、必ずしも直線であるとは限らず、湾曲していてもよいし、曲がっていてもよい。第２の方向は、基板３０７が配置される平面に対して垂直である。第１の方向は、入射光が透過前に伝播する方向及び第２の方向の両方に対して垂直である。

【0029】

第１のサブアライメントレンズユニット３０３は、３つのサブアライメントレンズ３０３１、３０３２、３０３３を含むことができるが、これらに限定されない。第１のサブアライメントレンズユニット３０３内のサブアライメントレンズの数は、必要に応じて増減可能であることが理解されよう。

【0030】

第２のサブアライメントレンズユニット３０４は、３つのサブアライメントレンズ３０４１、３０４２、３０４３を含むことができるが、これらに限定されない。第２のサブアライメントレンズユニット３０４内のサブアライメントレンズの数は、必要に応じて増減可能であることが理解されよう。

【0031】

撮像素子ユニット３０２は、３つの撮像素子３０２１、３０２２、３０２３を含むことができるが、これらに限定されない。サブアライメントレンズにおける撮像素子の数は、サブアライメントレンズの数に応じて増減することができ、走査アライメント装置１００に構造上の柔軟性を付与する。一実施形態では、撮像素子の数は、第１のサブアライメントレンズユニット内のサブアライメントレンズの数と同じである。

【0032】

実際の使用では、入射光ビーム３０６は、照明レンズ３０５によって、半透過型レンズユニット３０１に入射する単一の連続光ビームに変換され、その後、半透過型レンズユニット３０１は、入射連続光ビームを基板３０７に反射する。基板３０７から反射された光は、半透過型レンズユニット３０１を通って伝播し、その後、第２のサブアライメントレンズユニット３０４及び第１のサブアライメントレンズユニット３０３を次々に伝播する。その結果、第２のサブアライメントレンズユニット３０４及び第１のサブアライメントレンズユニット３０３を通過した後の光は、複数のサブビームに分割され、次いで、撮像素子ユニット３０２に入射して、撮像素子ユニット３０２上に基板の画像を形成する。各サブビームは、撮像素子のそれぞれ１つに入射する。

【0033】

第１及び第２のサブアライメントレンズユニット３０３、３０４が、撮像素子ユニット３０２と半透過型レンズユニット３０１との間に配置される、図３に示す場合とは異なり、図４に示す別の実施形態では、走査アライメント装置２００が、入射光を受光して、それを基板上に向ける。図４に示すように、第２のサブアライメントレンズユニット３０４１、３０４２、３０４３は、半透過型レンズユニットと基板３０７との間に配置される。

【0034】

さらに、図４の実施形態では、図３の半透過型レンズユニット３０１は、第１の方向に沿って整列された複数のサブ半透過型レンズに分割されている。サブ半透過型レンズは、３つのサブ半透過型レンズ３０１１、３０１２、３０１３を含むが、これらに限定されない。必要に応じて、サブ半透過型レンズの数を増減することができる。さらに、図４に示す実施形態では、図３の照明レンズ３０５はまた、第１の方向に沿って整列された複数のサブ照明レンズに分割されている。サブ照明レンズは、３つのサブ照明レンズ３０５１、３０５２、３０５３を含むが、これらに限定されず、サブ照明レンズの数は、必要に応じて増減することができる。

【0035】

図３及び４の実施形態では、１つ以上の照明レンズは、円柱レンズまたはフレネルレンズであってもよい。単一の半透過型レンズの場合には、その光の入射方向は、それが配置されている方向に対して４５°の角度で傾斜していてもよい。撮像素子は、特に、サブビームのそれぞれ１つにそれぞれ作用する電荷結合デバイスであってもよい。

【0036】

さらに、図５は、本発明の一実施形態による走査方法における、走査アライメント装置が基板を走査する走査経路の概略図である。走査アライメント装置は、限定を意味することなく、上述した走査アライメント装置１００または走査アライメント装置２００のいずれであってもよい。各サブビームは、それぞれの部分走査視野（ＦＯＶ）に対応している。全ての部分走査ＦＯＶは、走査ＦＯＶを構成している。

【0037】

図５に示すように、部分走査ＦＯＶから得られる走査ＦＯＶは、走査幅を有しており、この走査アライメント装置を用いた走査方法について、以下に詳細に説明する。

【0038】

部分走査ＦＯＶ間にギャップがない場合、本方法は、以下の工程を含むことができる：
工程１） 走査アライメント装置の走査ＦＯＶ４０１を点Ａに移動させる工程；
工程２） 走査アライメント装置を、経路Ｘに沿って点Ｂまで、第１の走査方向Ｓ１に第１の距離だけ移動させる工程；
工程３） 走査アライメント装置を、経路Ｘに沿って点Ｃまで、第１の走査方向Ｓ１に対して垂直な第２の走査方向Ｓ２に第２の距離だけ移動させる工程；
工程４） 走査アライメント装置を、経路Ｘに沿って点Ｄまで、第１の走査方向Ｓ１とは反対の方向に第１の距離だけ移動させる工程；並びに
工程５） 走査アライメント装置を、経路Ｘに沿って点Ｅまで、第２の走査方向Ｓ２に第２の距離だけ移動させる工程。

【0039】

これらの工程を１サイクルとして、開始点Ａから終了点Ｋまでの距離が基板３０７の直径以上である場合、基板の走査を完了することができる。

【0040】

基板全体が走査されることを保証するために、第１の距離は、基板３０７の直径以上であり（これに限定されない）、第２の距離は、走査ＦＯＶ４０１の幅に等しい。

【0041】

部分走査ＦＯＶ間にギャップがある場合には、本方法は、さらに以下の工程を含むことができる：経路Ｘと同一であって、第２の走査方向にそこから第３の距離だけずれた経路Ｙを計画する工程（図６参照）。第３の距離は、部分走査ＦＯＶ間のギャップよりも大きく、かつ、部分走査ＦＯＶの幅よりも小さい。この場合、経路Ｘに沿って走査した後、そこから第３の距離だけずれた経路Ｙに沿って、別の走査を行うことができる。このようにして、基板全体の走査を保証することができる。

【0042】

この実施形態によれば、走査アライメント装置及び基板３０７のいずれかを、経路Ｘ及びＹに沿って移動させることにより、走査を行うことができる。

【0043】

図７は、本発明の一実施形態による別の走査方法において、基板上に走査アライメント装置によって形成される走査ＦＯＶを概略的に示す図である。図７に示す場合、走査アライメント装置の撮像素子ユニット３０２は、４つの撮像素子を含み、撮像素子ユニット３０２内の４つの撮像素子の各々の倍率は、基板の中心Ｏからその縁部（edge）に向けて半径方向（radially）を指す方向に次第に減少する。その結果、中心Ｏから縁部に向かう前記方向にサイズが徐々に大きくなる部分走査ＦＯＶが形成され、それらが一体となって基板上に実質的に扇形の走査ＦＯＶＺが形成される。図８は、撮像素子の倍率と、中心Ｏからのそれらの距離との間の関係を示している。

【0044】

図８において、横軸は、ｍｍで測定された、基板３０５の中心Ｏからの撮像素子の半径方向距離を表し、縦軸は、それらの倍率を表す。図８において、Ｈで示される理想的な倍率プロファイルと比較すると、撮像素子は、それぞれ、基板３０５の半径方向に一定の幅及び固定倍率を有するので、実際のプロファイルは、図７のように、それぞれの部分走査ＦＯＶに対応する階段状のライン（stepped line）である。実際の走査アプリケーションでは、４つの撮像素子のうちの３つを有効にすることもできる。この場合、３つの部分走査ＦＯＶが基板上に形成され、したがって、３つの対応する階段状のラインが図８に現れる。当業者は、本発明が４つまたは３つの撮像素子に限定されないことを理解するであろう。なぜなら、様々な実際の走査アプリケーションの要件を満たすために、異なる数の撮像素子を使用することができるからである。

【0045】

上記の走査アライメント装置を用いた他の走査方法について、図７を参照して以下に詳述する。

【0046】

撮像素子間にギャップがない場合、本方法は、以下の工程を含むことができる：
工程１１） 撮像素子の部分走査ＦＯＶから生じる走査ＦＯＶが、基板の半径の少なくとも一部をカバーするように、走査アライメント装置を初期位置に移動させ、その第１の方向を基板の半径方向と一致するように調整する工程；並びに
工程１２） 基板３０５を走査する撮像素子ユニット３０２と同時に、少なくとも一回転した中心Ｏを通る基板３０５の法線を中心に基板３０５を回転させる工程。

【0047】

好ましくは、初期位置において、工程１２）が一度だけ実行されるように、撮像素子の部分走査ＦＯＶから得られる走査ＦＯＶが、基板の半径全体をカバーする。

【0048】

任意に、初期位置における走査アライメント装置の走査ＦＯＶが基板の半径全体をカバーしない場合、工程１２）は、基板全体の走査を完了するために、異なる初期位置から数回実行されてもよい。初期位置における走査アライメント装置の走査ＦＯＶが基板の中心Ｏを包含する場合、工程１２）は、中心Ｏを包含する基板の円形領域の走査を可能にすることが容易に理解されよう。さもなければ、基板の環状領域の走査が可能となる。

【0049】

さらに、走査方法において、部分走査ＦＯＶよりも狭い部分走査ＦＯＶ間のギャップが存在する場合には、工程１２）の完了後に、走査アライメント装置の初期位置を中心Ｏに向けて第４の距離だけシフトさせ、その後、工程１２）を再度繰り返すようにしてもよい。第４の距離は、部分走査ＦＯＶ間のギャップの幅より大きく、部分走査ＦＯＶ自体の幅より小さくてもよい。このようにして、基板３０５全体の走査を依然として達成することができる。

【0050】

上述の実施形態における撮像素子は、明確に異なる倍率を有する電荷結合デバイスであってもよい。走査ＦＯＶは、走査アライメント装置によって基板３０５上に投影されて撮像素子ユニット３０２にフィードバックされる入射光３０６によって画定される走査範囲であり、一方、部分走査ＦＯＶの各々は、走査アライメント装置によって基板３０５上に投影されて撮像素子のそれぞれの１つにフィードバックされる入射光３０６の一部によって画定される走査範囲であることが理解されよう。

【0051】

要約すると、本発明の走査アライメント装置では、照明レンズユニットによって入射光ビームが半透過型レンズユニットに入射する単一の連続光ビームに変換され、その後、この入射連続光ビームが基板に反射される。第１及び第２のサブアライメントレンズユニットは、通過する光ビームを複数のサブビームに分割するように構成され、撮像素子ユニットは、複数のサブビームから基板の画像を取得するように構成される。従来のアプローチと比較して、本発明は、同じ数の走査ＦＯＶを提供できるより多くの撮像素子を使用する。その結果、拡大総走査ＦＯＶが得られ、走査効率の向上、生産性の向上及び製品スループットの向上をもたらすことができる。

【0052】

上記に提示された実施形態は、いくつかの好ましい例に過ぎず、本発明を限定することを決して意図するものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、上記の教示に基づいて当業者によってなされた、本明細書に開示された主題又はその特徴に対してなされる同等の代替又は変形などのあらゆる修正も、本発明の範囲内にあると考えられることを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】